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Un guide pour la lumière : LA FIBRE OPTIQUE APPLICATIONS DES FIBRES OPTIQUES INDICE DE REFRACTION La lumière se propage dans le vide à la vitesse C de.

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1 Un guide pour la lumière : LA FIBRE OPTIQUE APPLICATIONS DES FIBRES OPTIQUES INDICE DE REFRACTION La lumière se propage dans le vide à la vitesse C de km/s : elle peut parcourir plus de 7 fois le tour de la Terre en une seconde ! Dans leau, elle va un peu moins vite : seulement km/s, cest-à-dire 1,33 fois moins vite. Ce rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide (C) et dans un milieu donné (V) est appelé indice de réfraction : n = C/V. Il est toujours supérieur à 1 puisque la lumière ne peut se propager plus vite que dans le vide ! Pour lair, n ~ 1 (V ~ C); Pour leau, n = 1.33 (V = km/s); Pour le verre, n ~ 1.5 (V ~ km/s). En médecine : - pour le diagnostic : réaliser des images à lintérieur du corps (endoscopie); En télécommunication : Les fibres optiques permettent de réaliser des réseaux à très haut débit (échange de sons, dimages, etc. à plusieurs Gb/s). Linformation est codée en signal électrique, puis transformée en signal lumineux (laser à semi- conducteur) et transportée dans des tubes contenant des faisceaux de fibres optiques. Et beaucoup dautres : fontaines lumineuses, signalisation routière, etc. REFRACTION, REFLEXION, REFLEXION TOTALE Quand un rayon lumineux passe dun milieu transparent à un autre, il donne généralement naissance à un rayon réfracté (cest à dire transmis avec une déviation) et un rayon réfléchi. Si la lumière se dirige vers un milieu dindice inférieur (de leau vers lair par exemple), il existe un angle limite au- delà duquel les rayons sont totalement réfléchis (pas de rayon réfracté). Cet angle est dautant plus grand que les deux milieux ont des indices différents ( ~ 40° de leau vers lair). Exemple : le réseau METRONET à Grenoble, avec 60 km de réseaux, km de fibres optiques. GUIDER LA LUMIERE : LA FIBRE OPTIQUE Les fibres optiques de très grande qualité (très peu dabsorption) sont fabriquées avec de la silice, matériau transparent proche du verre et de formule chimique SiO 2. Leurs dimensions se comparent à la taille dun cheveux (jusquà 5 m pour le diamètre du cœur). Une fibre optique est le plus souvent constituée de 2 tubes concentriques transparents : le cœur et la gaine (fibres dites à saut dindice). Lindice de réfraction du cœur étant supérieur à celui de la gaine, si un rayon lumineux pénètre dans la fibre avec une inclinaison assez faible par rapport à la direction du tube, il sera totalement réfléchi à linterface cœur-gaine et se propagera ainsi sans sortir du cœur jusquà lautre extrémité de la fibre. Dans dautres types de fibres, lindice change graduellement quand on séloigne du cœur (fibres dites à gradient dindice. n coeur gaine - pour le traitement : envoyer un laser intense à lintérieur du corps pour traiter des tissus (découper une tumeur, pulvériser un calcul rénal, etc.). REFLEXION TOTALE Pas de rayon réfracté Rayon réfléchi Rayon réfracté Rayon incident EAU (n = 1,33) AIR (n = 1) De lair vers leau :De leau vers lair : Rayon incident Rayon réfracté Rayon réfléchi Expérience avec un faisceau laser dans un aquarium :


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